Claims (42)
1. Способ получения аэрогелевого композита, причем способ включает стадии, в которых:1. A method of producing an airgel composite, the method comprising the steps of:
смачивают волокнистый материал, включающий по меньшей мере одно из неорганических волокон и органических волокон;wetted fibrous material comprising at least one of inorganic fibers and organic fibers;
наматывают в форме рулона смоченный волокнистый материал с разделителем или наслаивают в плоской форме смоченный волокнистый материал с разделителем;the wetted fibrous material with a separator is wound in the form of a roll, or the wetted fibrous material with a separator is layered in a flat form;
помещают волокнистый материал в резервуар;put the fibrous material in the tank;
изготавливают гель-волокнистый композит нагнетанием прекурсора в резервуар и переходом прекурсора в гелеобразную форму при удалении остаточных воздушных пузырьков под вакуумом;a gel-fiber composite is made by injecting a precursor into a tank and transferring the precursor to a gel form when removing residual air bubbles under vacuum;
извлекают гель-волокнистый композит из резервуара и удаляют разделитель;remove the gel-fiber composite from the tank and remove the separator;
проводят замещение растворителя и органическое модифицирование поверхности гель-волокнистого композита; иcarry out the replacement of the solvent and organic modification of the surface of the gel-fiber composite; and
проводят высушивание при атмосферном давлении или сверхкритическую сушку гель-волокнистого композита с органически модифицированной поверхностью.carry out drying at atmospheric pressure or supercritical drying of the gel-fiber composite with an organically modified surface.
2. Способ по п.1, в котором неорганические волокна включают по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из стеклянных волокон, стекловаты, шлаковаты, керамической ваты, и борных волокон; и2. The method according to claim 1, wherein the inorganic fibers include at least one material selected from the group consisting of glass fibers, glass wool, slag wool, ceramic wool, and boron fibers; and
органические волокна включают по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из нейлона, арамидных волокон, углеродных волокон, полипропиленовых волокон, полиэтиленовых волокон, сложнополиэфирных волокон, полиуретановых волокон, акриловых волокон, поливинилхлоридных ацетатных волокон, вискозных волокон, регенерированных волокон, и отходов волокна.organic fibers include at least one material selected from the group consisting of nylon, aramid fibers, carbon fibers, polypropylene fibers, polyethylene fibers, polyester fibers, polyurethane fibers, acrylic fibers, polyvinyl chloride acetate fibers, viscose fibers, regenerated fibers, and wastes the fibers.
3. Способ по п.1, в котором смачивание выполняют с использованием по меньшей мере одного смачивающего агента, выбранного из:3. The method according to claim 1, in which the wetting is performed using at least one wetting agent selected from:
(i) по меньшей мере одной кислоты, выбранной из группы, состоящей из серной кислоты, азотной кислоты, соляной кислоты, уксусной кислоты и плавиковой кислоты в диапазоне рН от 1 до 5;(i) at least one acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and hydrofluoric acid in the pH range from 1 to 5;
(ii) по меньшей мере одного водорастворимого растворителя, выбранного из группы, состоящей из С1-С4-спирта, ацетона, этиленгликоля, простых эфиров гликоля, диметилформамида (DMF), и тетрагидрофурана (THF); и(ii) at least one water-soluble solvent selected from the group consisting of C 1 -C 4 alcohol, acetone, ethylene glycol, glycol ethers, dimethylformamide (DMF), and tetrahydrofuran (THF); and
(iii) по меньшей мере одного поверхностно-активного вещества, выбранного из группы, состоящей из натриевой соли жирной кислоты, натриевой соли алкилбензолсульфоновой кислоты, линейного алкилбензолсульфоната (LAS), полиакриламида, полиоксиэтиленалкиламина, соли диалкилдиметиламмония, соли алкилбензилметиламмония, полиоксиэтиленалкилового простого эфира, сложного эфира жирной кислоты и сорбита, диэтаноламиновой соли жирной кислоты, простого эфира акрилмоногрицерила, алкилсульфобетаина, и алкилкарбоксибетаина.(Iii) at least one surfactant selected from the group consisting of sodium fatty acid salts, sodium salt of alkylbenzenesulfonic acid, linear alkylbenzene sulfonate (LAS), polyacrylamide, polyoxyethylene alkylamines, salts dialkyldimethylammonium salts alkilbenzilmetilammoniya, polyoxyethylene alkyl ether ester fatty acid and sorbitol, diethanolamine salt of fatty acid, simple acryl monogricerol ether, alkylsulfobetaine, and alkylcarboxybetaine.
4. Способ по п.1, в котором разделитель формируют обработкой материала, который выбран из группы, состоящей из нержавеющей стали, резиновой мембраны, магниевого листа, алюминиевого листа, поливинилхлорида (PVC), полиэтилена (PE), сложного полиэфира, полипропилена (PP), полистирола (PS), нейлона, и смеси этих материалов, для обеспечения возможности проникновения и распространения в нем текучей среды.4. The method according to claim 1, wherein the separator is formed by processing a material that is selected from the group consisting of stainless steel, a rubber membrane, a magnesium sheet, an aluminum sheet, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), polyester, polypropylene (PP ), polystyrene (PS), nylon, and mixtures of these materials to allow the penetration and distribution of fluid into it.
5. Способ по п.1, в котором прекурсор представляет собой золь силиката натрия, силиката калия или силиката лития с величиной рН в диапазоне от 3 до 7, или представляет собой тетраэтоксисилан, гидролизованный в присутствии кислотного катализатора.5. The method according to claim 1, wherein the precursor is a sodium silicate, potassium silicate or lithium silicate sol with a pH in the range from 3 to 7, or is tetraethoxysilane hydrolyzed in the presence of an acid catalyst.
6. Способ по п.1, в котором органическое модифицирование поверхности выполняют с использованием смеси силана и алкоксисилана в качестве обрабатывающего агента.6. The method according to claim 1, in which the organic surface modification is performed using a mixture of silane and alkoxysilane as a processing agent.
7. Способ получения аэрогелевого композита, причем способ включает стадии, в которых:7. A method for producing an airgel composite, the method comprising the steps of:
формируют волокнистый материал, включающий по меньшей мере одно из неорганических волокон и органических волокон;form a fibrous material comprising at least one of inorganic fibers and organic fibers;
смачивают волокнистый материал;wetted fibrous material;
помещают волокнистый материал в резервуар;put the fibrous material in the tank;
пропитывают волокнистый материал прекурсором нагнетанием прекурсора в резервуар после снижения давления в резервуаре;impregnate the fibrous material with a precursor by forcing the precursor into the tank after reducing the pressure in the tank;
изготавливают гель-волокнистый композит переходом прекурсора в гелеобразную форму;a gel-fiber composite is manufactured by converting the precursor to a gel form;
замещают растворитель, содержащийся в геле гель-волокнистого композита, и проводят органическое модифицирование внутренней поверхности геля; иreplace the solvent contained in the gel gel-fiber composite, and spend an organic modification of the inner surface of the gel; and
высушивают гель-волокнистый композит.dried gel-fiber composite.
8. Способ по п.7, в котором перед размещением смоченного волокнистого материала в резервуаре в смоченный волокнистый материал вводят разделитель, и8. The method of claim 7, wherein prior to placing the wetted fibrous material in the tank, a separator is introduced into the wetted fibrous material, and
удаляют разделитель после изготовления гель-волокнистого композита.remove the separator after the manufacture of the gel-fiber composite.
9. Способ по п.8, в котором разделитель наматывают со смоченным волокнистым материалом в форме рулона.9. The method according to claim 8, in which the separator is wound with a wetted fibrous material in the form of a roll.
10. Способ по п.8, в котором разделитель и смоченный волокнистый материал поочередно укладывают в штабель.10. The method according to claim 8, in which the separator and the wetted fibrous material are alternately stacked.
11. Способ по п.7, в котором растворитель включает воду.11. The method according to claim 7, in which the solvent includes water.
12. Способ по п.11, в котором, перед пропиткой волокнистого материала прекурсором, давление в резервуаре снижают до диапазона от 0,001 Торр до 10 Торр (0,133-1333,22 Па).12. The method according to claim 11, in which, before the fibrous material is impregnated with the precursor, the pressure in the tank is reduced to a range from 0.001 Torr to 10 Torr (0.133-1333.22 Pa).
13. Способ по п.7, дополнительно включающий снижение давления в резервуаре после того, как волокнистый материал пропитан прекурсором.13. The method according to claim 7, further comprising reducing the pressure in the tank after the fibrous material is impregnated with the precursor.
14. Способ по п.13, в котором, после того, как волокнистый материал пропитан прекурсором, давление в резервуаре снижают до диапазона от 0,001 Торр до 10 Торр (0,133-1333,22 Па).14. The method according to claim 13, wherein after the fibrous material is impregnated with the precursor, the pressure in the tank is reduced to a range from 0.001 Torr to 10 Torr (0.133-1333.22 Pa).
15. Аэрогелевый композит, включающий:15. Airgel composite comprising:
волокнистый материал, включающий по меньшей мере одно из неорганических волокон и органических волокон; иa fibrous material comprising at least one of inorganic fibers and organic fibers; and
аэрогель, размещенный в волокнистом материале,airgel placed in a fibrous material
причем на поверхности разреза аэрогелевого композита число пор, имеющих диаметр от 10 мкм до 5 мм, на площади 1500 мм2 составляет 10 или менее.moreover, on the cut surface of the airgel composite, the number of pores having a diameter from 10 μm to 5 mm in an area of 1500 mm 2 is 10 or less.
16. Аэрогелевый композит по п.15, в котором аэрогель формируют из золя силиката натрия, силиката калия или силиката лития.16. The airgel composite according to claim 15, wherein the airgel is formed from a sol of sodium silicate, potassium silicate or lithium silicate.
17. Аэрогелевый композит по п.16, в котором, после того, как золь силиката натрия, силиката калия или силиката лития импрегнирован в волокнистый материал под вакуумом и переведен в гелевую форму, формируют аэрогель замещением растворителя и органическим модифицированием внутренней поверхности геля.17. The airgel composite according to claim 16, in which, after the sodium silicate sol, potassium silicate or lithium silicate are impregnated into the fibrous material under vacuum and transferred into a gel form, an airgel is formed by replacing the solvent and organic modifying the inner surface of the gel.
18. Аэрогелевый композит по п.15, в котором число пор составляет 5 или менее.18. The airgel composite according to claim 15, wherein the pore number is 5 or less.
19. Аэрогелевый композит по п.15, в котором число пор составляет 3 или менее.19. The airgel composite according to claim 15, wherein the pore number is 3 or less.
20. Аэрогелевый композит по п.15, в котором число пор составляет 2 или менее.20. The airgel composite according to claim 15, wherein the pore number is 2 or less.